RU190313U1

RU190313U1 - POWER SUPPLY

Info

Publication number: RU190313U1
Application number: RU2019110002U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Юрьевич Блинов; Борис Яковлевич Качанов; Юрий Иванович Блинов
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2019-06-26

Abstract

Источник питания относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в системах электропитания высокочастотных (ВЧ) электротехнологических установок. Для получения на нагрузке постоянной и переменной составляющих напряжения одновременно каждый из тиристоров вентильно-конденсаторного моста, находящихся в плечах моста с последовательно включенными коммутирующими индуктивностями, шунтируется обратным диодом, в противоположные плечи моста устанавливаются конденсаторы, к одной диагонали моста подключается нагрузка, а один зажим другой диагонали моста подключен к отрицательному входу ИП, а второй зажим этой же диагонали подключен через входной дроссель к положительному входу ИП, а источник питания имеет дополнительно два входа управления, каждый из которых подключен к управляющим электродам соответствующих тиристоров.The power source relates to power converter technology and can be used in power supply systems for high-frequency (HF) electrical installations. To obtain constant and variable voltage components at the same time, each of the thyristors of the valve-capacitor bridge located in the bridge shoulders with series-connected commutating inductances is shunted by a reverse diode, capacitors are installed in the opposite shoulders of the bridge, the load is connected to one bridge diagonal the bridge diagonal is connected to the negative input of the PI, and the second terminal of the same diagonal is connected through the input choke to the positive input of the PI, and regular enrollment supply has two additional control inputs, each of which is connected to control electrodes of respective thyristors.

Description

Заявляемая полезная модель относится к специфичной области силовой преобразовательной техники и может найти применение в системах электропитания электротехнологических установок, в качестве источников питания при нагреве различных изделий током, содержащем как его переменную, так и постоянную составляющие.The claimed utility model relates to a specific area of power converter equipment and can be used in power supply systems of electrical installations, as power sources when heating various products with current containing both its variable and constant components.

Известно техническое решение получения токов ВЧ путем создания замкнутых контуров между источником постоянного тока и нагрузкой за счет изменения направления потока энергии, запасаемой коммутирующей емкостью, с помощью нелинейных элементов и разряда ее через разделительную емкость на нагрузку таким образом, что при превышении заданной мощности нелинейные элементы соединяют в замкнутый контур с коммутирующей емкостью, который отделяет нагрузку от источника постоянного тока (А.С. 312349, опубликовано 19.8.1971, бюллетень №25).A technical solution is known to obtain high-frequency currents by creating closed circuits between a constant current source and a load by changing the direction of energy flow stored by the switching capacitance using nonlinear elements and discharging it through the separation capacitance to the load in such a way that when the specified power is exceeded in a closed loop with a switching capacity that separates the load from the DC source (AS 312349, published 19/08/1971, Bulletin No. 25).

Известен ряд схемных решений ВЧ источников питания Беркович Е.И. и др., «Тиристорные преобразователи высокой частоты, Л., «Энергия», 1973 г. (стр. 80-81) и Беркович Е.И. и др «Тиристорные преобразователи повышенной частоты, Л., «Энергоатомиздат», 1983 г. (стр. 38).A number of circuit solutions are known for HF power sources Berkovich E.I. et al., “High Frequency Thyristor Converters, L.,“ Energy ”, 1973 (p. 80-81) and E.I. Berkovich et al., “Thyristor Converters of Increased Frequency, L., Energoatomizdat, 1983 (p. 38).

Однако при указанных известных схемных решениях невозможно получить на нагрузке постоянную составляющую напряжения с наложением на нее высокочастотной (ВЧ) переменной составляющей, т.к. во всех указанных схемах имеется путь для протекания постоянной составляющей входного тока от «+» источника постоянного напряжения к его «-» при представленной системе организации подачи импульсов управления на тиристоры.However, with these well-known circuit solutions, it is impossible to obtain a constant voltage component on the load with a high-frequency (HF) variable component superimposed on it, since In all the above schemes, there is a path for the flow of the DC component of the input current from the “+” DC voltage source to its “-” with the presented system for organizing the supply of control pulses to the thyristors.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является источник питания [Беркович Е.И. и др., «Тиристорные преобразователи высокой частоты, Л., «Энергия», 1973 г., стр. 81, рис. 3.35в], который состоит из вентильно-конденсаторного моста в одни плечи которого включены последовательно соединенные коммутирующие индуктивности и тиристоры, а в два других противоположных плеча моста - конденсаторы, один зажим диагонали моста подключен к отрицательному входу ИП, а второй зажим подключен через входной дроссель к положительному входу источника питания (ИП), нагрузка источника питания подключена к другой диагонали моста. Недостатком прототипа является получение на нагрузке только ВЧ напряжения, что сужает его область применения и расширение функциональных возможностей.The closest technical solution, selected as a prototype, is the power source [Berkovich E.I. et al., “High Frequency Thyristor Converters, L.,“ Energy ”, 1973, p. 81, fig. 3.35c], which consists of a valve-condenser bridge in one arm of which includes series-connected commutating inductors and thyristors, and two other opposite arms of the bridge - capacitors, one terminal of the bridge diagonal is connected to the negative input of the CID, and the second clip is connected through the input choke to the positive input of the power source (PI), the load of the power source is connected to another diagonal of the bridge. The disadvantage of the prototype is getting on the load only RF voltage, which limits its scope and enhanced functionality.

Задача состоит в том, чтобы получить на нагрузке постоянную и переменную составляющие напряжения одновременно.The task is to get constant and variable voltage components at the same time on the load.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей заявляемого источника питания за счет организации на нагрузке сложной формы напряжения, содержащей как переменную составляющую ВЧ напряжения, так и постоянную составляющую одновременно. Указанный технический результат достигается за счет того, что в ИП, содержащий вентильно-конденсаторный мост в одни плечи которого включены последовательно соединенные коммутирующие индуктивности и тиристоры, а в два других противоположных плеча моста - конденсаторы, один зажим диагонали моста подключен к отрицательному входу ИП, а второй зажим подключен через входной дроссель к положительному входу ИП, нагрузка источника питания подключена к другой диагонали моста, каждый из тиристоров шунтируется обратным диодом, а ИП имеет дополнительно два входа управления Вх.упр.1 и Вх.упр2, подключенных к управляющим электродам соответствующих тиристоров.The technical result consists in expanding the functionality of the proposed power source due to the organization on the load of a complex form of voltage containing both the variable component of the RF voltage and the DC component simultaneously. This technical result is achieved due to the fact that in the PI, containing a valve-capacitor bridge, one side of which includes series-connected switching inductors and thyristors, and two other opposite shoulders of the bridge - capacitors, one terminal of the bridge diagonal is connected to the negative input of the IP, and the second terminal is connected through the input choke to the positive input of the power source, the load of the power source is connected to a different diagonal of the bridge, each of the thyristors is shunted by a reverse diode, and the power source has an additional There are two control inputs Bin.upr.1 and Bin.upr2 connected to the control electrodes of the corresponding thyristors.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого источника питания.FIG. 1 shows the scheme of the proposed power source.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы его работы. Источник содержит входной дроссель L и вентильно-конденсаторный мост, в два плеча которого включаются последовательно соединенные тиристоры V1, V2 и индуктивности L1, L2, а в два других плеча -конденсаторы C1, С2. К одной диагонали моста подключается положительный вход ИП через входной дроссель L и отрицательный вход ИП, а в другую диагональ моста включается нагрузка RH, диоды D1 и D2 включаются параллельно тиристорам V1 и V2 соответственно, а ИП имеет дополнительно два входа управления Вх.упр.1 и Вх.упр2, подключенных к управляющим электродам соответствующих тиристоров.FIG. 2 shows time diagrams of his work. The source contains an input choke L and a valve-capacitor bridge, in the two arms of which the series-connected thyristors V1, V2 and inductances L1, L2 are switched on, and in the other two arms - capacitors C1, C2. A positive PI input is connected to one bridge diagonal via an input choke L and a negative input PI, and the other diagonal of the bridge connects the load RH, diodes D1 and D2 are connected in parallel to the thyristors V1 and V2, respectively, and the PI has an additional two inputs of input Ic.1 and Bh.upr2 connected to the control electrodes of the corresponding thyristors.

Устройство работает следующим образом. Подается напряжение Е на вход ИП (на диагональ моста) через входной дроссель L. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются практически до уровня напряжения равного Е/2. При этом на анодах тиристоров V1 и V2 появляется положительный потенциал.The device works as follows. Voltage E is fed to the input of the PI (to the diagonal of the bridge) through the input choke L. Capacitors C1 and C2 are charged almost to a voltage level equal to Е / 2. In this case, a positive potential appears on the anodes of the thyristors V1 and V2.

В момент времени t₀ (фиг. 2а) подается импульс управления с Вх.упр.1 на тиристор V1 и он открывается. В контуре, содержащем V1-L1-RH - С1, развивается колебательный процесс и через тиристор V1 протекает прямая полуволна тока (i_v1). В момент времени t₁ тиристор V1 выключается и включается обратный диод D1, через который и замыкается обратная полуволна тока (i_D1) в том же колебательном контуре. В момент времени t₂ диод D1 выключается и в схеме наблюдается пауза. При этом образуется контур для заряда конденсатора C1 от источника постоянного напряжения Е, содержащий Е - L - C1 - RH - С2.At time t ₀ (Fig. 2a), a control pulse is applied from H.Opp.1 to the thyristor V1 and it opens. In the circuit containing V1-L1-RH-C1, an oscillatory process develops and a direct half-wave of current flows through the thyristor V1 (i _v1 ). At time t _{1, the} thyristor V1 turns off and turns on the reverse diode D1, through which the reverse half-wave of the current (i _D1 ) closes in the same oscillating circuit. At time t _{2, the} diode D1 turns off and there is a pause in the circuit. This forms a circuit for charging the capacitor C1 from the constant voltage source E, containing E - L - C1 - RH - C2.

На интервале времени t₃ - t₆ (фиг. 2б) происходит подзаряд конденсатора C1 от входа ИП.In the time interval t ₃ - t ₆ (Fig. 2b), the capacitor C1 is charged from the input of the PI.

В момент времени t₃ (фиг. 2б) (через период работы ИП) подается импульс управления на тиристор V2 с Вх.упр.2 и он открывается. В контуре, содержащем V2 - С2 - RH - L2, развивается колебательный процесс и через тиристор V2 протекает прямая полуволна тока (i_v2). В момент времени t₄ тиристор V2 выключается и включается обратный диод D2, через который и замыкается обратная полуволна тока (i_D2) в том же колебательном контуре. В момент времени t₅ диод D2 выключается и в схеме наблюдается пауза. При этом образуется контур для заряда конденсатора С2 от входных зажимов ИП, содержащий вход ИП-L-C1-RH-С2.At time t ₃ (Fig. 2b) (after the period of operation of the power supply), a control pulse is applied to the thyristor V2 with H.upr.2 and it opens. In the circuit containing V2 - C2 - RH - L2, an oscillating process develops and a direct half-wave of current flows through the thyristor V2 (i _v2 ). At time t _{4, the} thyristor V2 turns off and turns on the reverse diode D2, through which the reverse half-wave of the current (i _D2 ) closes in the same oscillating circuit. At time t _{5, the} diode D2 turns off and there is a pause in the circuit. This forms a circuit for charging the capacitor C2 from the input terminals of the PI, containing the input of the FE-L-C1-RH-C2.

На интервале времени t₀-t₃ происходит подзаряд конденсатора С2.In the time interval t ₀ -t ₃ , the capacitor C2 is charged.

Таким образом, за счет установки обратных диодов D1 и D2 параллельно тиристорам V1 и V2 соответственно в плечи моста и подачи импульсов управления сначала на первый вход (Вх.упр.1) управления ИП, а затем через период - на второй вход (Вх.упр.2) управления ИП имеется только один путь для замыкания постоянной составляющей тока от входа ИП только через RH, что и вызывает наличие постоянной и переменной составляющих напряжения на нагрузке. Другими словами - на нагрузке RH появляется напряжение сложной формы (фиг. 2в), содержащее как переменную составляющую ВЧ напряжения, так и постоянную составляющую одновременно.Thus, due to the installation of reverse diodes D1 and D2 parallel to the thyristors V1 and V2, respectively, in the shoulders of the bridge and supplying control pulses first to the first input (W.upr.1) of the PI control, and then through the period to the second input (W.upr .2) PI control There is only one way to close the DC component from the PI input only through RH, which causes the presence of DC and AC voltage components on the load. In other words, a voltage of complex shape appears on the load RH (Fig. 2c), containing both the variable component of the RF voltage and the DC component simultaneously.

Claims

A power source containing a valve-capacitor bridge, on one arm of which there are series-connected switching inductors and thyristors, and on two other opposite shoulders of the bridge - capacitors, one terminal of the bridge diagonal is connected to the negative input of the power source, and the second terminal is connected via an input choke to the positive input is a power source, the power source load is connected to a different diagonal of the bridge, characterized in that each of the thyristors is shunted by a reverse diode, and the power source Ia additionally has two control inputs, each of which is connected to control electrodes of respective thyristors.